CN204677392U - 对置式气体轴承线性压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种对置式气体轴承线性压缩机，包括气缸、对置式分布在气缸内部的两个活塞和对置式分布在气缸外部的两个直线电机。气缸内部设有压缩腔，两个活塞位于压缩腔的两侧；位于压缩腔同侧的活塞与直线电机一一对应，在各自对应的直线电机驱动下，两个活塞沿气缸轴向作同步相向的往复直线运动。活塞在气缸轴向无支撑；活塞包括活塞内套和活塞外套，且活塞内套外表面和活塞外套内表面相贴合；活塞内套上设有内侧气体流动通道和气体节流通道；活塞外套上设有外侧气体流动通道。和现有技术中的同类线性压缩机相比，本实用新型具有振动噪声低、活塞装配难度小、寿命长等优势，在低温制冷领域具有极大的应用空间。

Description

对置式气体轴承线性压缩机

技术领域

本实用新型涉及线性压缩机技术领域，具体涉及一种对置式气体轴承线性压缩机。

背景技术

一般来说，往复式压缩机是在活塞与气缸之间形成吸入、排出运行气体的压缩空间，以使活塞在气缸内部进行直线往复运动并压缩工质气体。最近，现有的往复式压缩机为了把驱动电机的回转力转化为活塞的往复直线运动力，包括曲柄轴等构成部件，因此，存在大大产生运动转换所带来的机械损失的问题。为了解决此类问题，正研发很多线性压缩机。

此类线性压缩机，特别地，活塞直接连接到进行往复直线运动的线性电机上，从而不存在运动转化所带来的机械性损失，因此不仅提高压缩机效率，而且结构简单，通过控制向此类线性电机输入的电源能够控制其工作，所以与其他压缩机相比具有较小的噪音，广泛应用于斯特林制冷机与脉管制冷机等产品。

美国专利US 2005/0120721 A1，涉及一种自由活塞式线性压缩机，该线性压缩机使用单侧式活塞，压缩机运行时，机身产生的振动较大，且驱动斯特林制冷机，制冷机冷头振动较大，限制了该款压缩机的应用范围。

传统的，高压缩比的线性压缩机采用油润滑，特别是中国专利申请CN1728516A公开了一种冰箱用线性压缩机（韩国LG公司），其输出功率虽然较高，但压缩机活塞运动需要润滑油，达到降低活塞与气缸之间的摩擦磨损的目的，这样，导致压缩机内部结构过于复杂（如增加润滑油过滤系统），即降低了压缩机的输出效率，又使得压缩机的整机寿命减小，同时，压缩机整机振动较大，产生的振动噪声较高，影响压缩机的应用范围。

中国专利申请CN 101975151 A公开了一种带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机，通过柱状谐振弹簧和板状谐振板簧的组合使用，减小了运动部件的侧向偏移和扭转，及通过柱状谐振弹簧和板状谐振板簧的径向刚度，装配保证运动部件不发生偏移，减少磨损，降低了损耗。然而，组合弹簧和板簧的使用，增加了线性压缩机的装配对中性难度，及线性压缩机的装配困难度极大，运动部件的侧向偏移和扭转也极难保证，无法确定运动部件的摩擦磨损。

因此，针对目前存在的问题，一方面为了解决油润滑线性压缩机结构复杂、效率低、振动大与寿命短等缺陷，运用气体轴承技术支撑活塞稳定运动，解决目前中国专利申请CN1728516A 中线性压缩机的缺陷，同时对置式线性压缩机解决美国专利US 2005/0120721 A1中单侧式压缩机振动与噪声问题；另一方面运用气体轴承技术，突破中国专利CN 101975151 A中组合弹簧与板簧支撑结构，以及线性压缩机运动部件的装配难题。因此，通过对目前线性压缩机存在的缺陷的分析，设计出一款对置式气体轴承线性压缩机，很好的解决了上述存在的问题，使得线性压缩机具有输出压比高、振动小、噪声低与装配难度小的特性，具有极大的优势。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种对置式气体轴承线性压缩机，该线性压缩机能够解决现有线性压缩机振动噪声大、油润滑、以及压缩机运动部件装配难度大等问题，并且能够消除线性压缩机的振动噪声、活塞润滑与轴向支撑，降低运动部件的装配难度，提高线性压缩机的使用寿命与可靠性。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种对置式气体轴承线性压缩机，包括气缸、对置式分布在气缸内部的两个活塞和对置式分布在气缸外部的两个直线电机。

所述的气缸内部设有压缩腔，两个活塞位于压缩腔的两侧；位于压缩腔同侧的活塞与直线电机一一对应，在各自对应的直线电机驱动下，两个活塞沿气缸轴向作同步相向的往复直线运动。

所述的活塞在气缸轴向无支撑。所述的活塞包括活塞内套和活塞外套，且活塞内套外表面和活塞外套内表面相贴合。所述的活塞内套上设有内侧气体流动通道和气体节流通道；所述的活塞外套上设有外侧气体流动通道。在对置式分布的两个活塞的往复直线运动过程中，通过内侧气体流动通道、气体节流通道及外侧气体流动通道，将压缩腔中的高压气体导入至活塞与气缸之间的间隙中，形成压力气膜，对活塞和气缸进行气体润滑支承。

所述的直线电机包括从内向外依次设置的内定子和外定子，内定子和外定子之间的间隙形成交变磁场，在内定子和外定子之间设有永久磁铁；所述的内定子安装在气缸的外侧，外定子通过支架与气缸固定相连，永久磁铁通过磁极骨架与活塞固定相连。

所述的永久磁铁为若干个，且永久磁铁的N极及S极与交变磁场的磁极对置；所述的永久磁铁，在交变磁场的驱动下，沿气缸轴向作往复直线运动。

由以上技术方案可知，本实用新型通过采用对置式活塞及直线电机的线性压缩机结构，能够很好地消除运动部件（活塞及永久磁铁）的惯量匹配问题，降低压缩机的振动与噪声。本实用新型通过将对置式活塞直接放置在气缸内部的两端，在气缸轴向无支撑，使气缸与活塞形成分离式结构，这样能够消除活塞装配产生的侧向力与扭矩，大大降低活塞的装配难度。本实用新型在活塞内套与活塞外套上设置气体流动通道，使活塞内套、活塞外套、压缩腔与气缸组成气体静压轴承，从而通过气体润滑技术，使活塞稳定悬浮于气缸内部，这样能够消除活塞与气缸之间的摩擦磨损，延长压缩机的使用寿命。本实用新型通过将直线电机的外磁极外置，能够消除因电机引线产生的工质污染等问题。综上所述，和现有技术中的同类线性压缩机相比，本实用新型具有振动噪声低、活塞装配难度小、寿命长等优势，在低温制冷领域具有极大的应用空间。

附图说明

图1是对置式线性压缩机的结构示意图；

图2是对置式线性压缩机活塞的剖视图。

其中：

1、活塞，2、气缸，3、磁极骨架，4、永久磁铁，5、外定子，6、内定子，7、支架，8、压缩腔，9活塞内套，10、活塞外套。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

如图1所示的一种对置式气体轴承线性压缩机，包括气缸2、对置式分布在气缸内部的两个活塞1和对置式分布在气缸2外部的两个直线电机。

所述的气缸2内部设有压缩腔8，两个活塞1位于压缩腔8的两侧。位于压缩腔8同侧的活塞1与直线电机一一对应，在各自对应的直线电机驱动下，两个活塞1沿气缸2轴向作同步相向的往复直线运动。在两个对置式分布的活塞沿气缸轴向作同步相向的往复直线运动的运动过程中，会对压缩腔中导入的工作流进行压缩。

所述的直线电机包括从内向外依次设置的内定子6和外定子5，内定子6和外定子5之间的间隙形成交变磁场，在内定子6和外定子5之间设有永久磁铁4。所述的内定子6安装在气缸2的外侧，外定子5通过支架7与气缸2固定相连，永久磁铁4通过磁极骨架3与活塞1固定相连。在装配过程中，以气缸为整机装配的基准，先将支架焊接在气缸上，形成支撑两个直线电机的外定子的支撑架构。再将两个直线电机的外定子分别焊接在支架的两端，形成两侧的电机结构。然后将两个直线电机的内定子分别安装在气缸两端的外表面上，内定子与相应的外定子形成内外磁极。每一个活塞对应着一个磁极骨架，通过磁极骨架将每一个活塞与其对应的直线电机的永久磁铁连接在一起，并使永久磁铁位于内外定子的间隙内部，永久磁铁提供励磁磁场。当外界交变电流通入线圈，内外定子之间的间隙形成交变磁场，交变磁场与励磁磁场作用，驱动永久磁铁沿气缸轴向作往复直线运动，在永久磁铁的带动下，活塞也随永久磁铁在气缸内部沿气缸轴向作往复直线运动，两个活塞同时对压缩腔中的工质气体进行压缩，输出压力波。

所述的永久磁铁4为若干个，且永久磁铁4的N极及S极与交变磁场的磁极对置。所述的永久磁铁4，在交变磁场的驱动下，沿气缸2轴向作往复直线运动。

如图1和图2所示，所述的活塞1在气缸2轴向无支撑。所述的活塞1包括活塞内套9和活塞外套10，且活塞内套9外表面和活塞外套10内表面相贴合。所述的活塞内套9上设有内侧气体流动通道和气体节流通道；所述的活塞外套10上设有外侧气体流动通道。在对置式分布的两个活塞1的往复直线运动过程中，通过内侧气体流动通道、气体节流通道及外侧气体流动通道，将压缩腔8中的高压气体导入至活塞1与气缸2之间的间隙中，形成压力润滑气膜，对活塞1和气缸2进行气体润滑支承。从而实现了活塞与气缸之间的无磨损支承。

综上所述，本实用新型一方面通过使两个活塞自由放置在气缸内部的两端，并且使活塞轴向无支撑，完全自由状态，这能够大大提高压缩机的可靠性。本实用新型另一实用新型通过使活塞与气缸组成气体静压轴承，在气体润滑技术作用下，使活塞稳定悬浮于气缸内部，这样能够消除活塞与气缸之间的摩擦磨损，延长压缩机的使用寿命。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种对置式气体轴承线性压缩机，其特征在于：包括气缸、对置式分布在气缸内部的两个活塞和对置式分布在气缸外部的两个直线电机；

所述的气缸内部设有压缩腔，两个活塞位于压缩腔的两侧；位于压缩腔同侧的活塞与直线电机一一对应，在各自对应的直线电机驱动下，两个活塞沿气缸轴向作同步相向的往复直线运动；

所述的活塞在气缸轴向无支撑；所述的活塞包括活塞内套和活塞外套，且活塞内套外表面和活塞外套内表面相贴合；所述的活塞内套上设有内侧气体流动通道和气体节流通道；所述的活塞外套上设有外侧气体流动通道；在对置式分布的两个活塞的往复直线运动过程中，通过内侧气体流动通道、气体节流通道及外侧气体流动通道，将压缩腔中的高压气体导入至活塞与气缸之间的间隙中，形成压力气膜，对活塞和气缸进行气体润滑支承。

2.根据权利要求1所述的一种对置式气体轴承线性压缩机，其特征在于：所述的直线电机包括从内向外依次设置的内定子和外定子，内定子和外定子之间的间隙形成交变磁场，在内定子和外定子之间设有永久磁铁；所述的内定子安装在气缸的外侧，外定子通过支架与气缸固定相连，永久磁铁通过磁极骨架与活塞固定相连。

3.根据权利要求2所述的一种对置式气体轴承线性压缩机，其特征在于：所述的永久磁铁为若干个，且永久磁铁的N极及S极与交变磁场的磁极对置；所述的永久磁铁，在交变磁场的驱动下，沿气缸轴向作往复直线运动。